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Autor Thema: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"  (Gelesen 6857 mal)

gorgoyle

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"Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« am: 18. Januar 2009, 20:22:49 »
Der Mond ist zumindest oberflächlich zumindest zum größten Teil extrem trocken.  Eine Atmosphäre fehlt gänzlich.  Von der Sonne geht ständig ein Partikelstrom aus Elektronen, Protonen und Helium-Kernen rund herum ins Weltall hinaus und trifft u.a. Mond.

Wenn es eine einfache Möglichkeit gäbe, diesen Sonnwind einfach einzufangen. Wie groß wäre der Ertrag auf einen m² im Jahr? Kommt dort weniger als eine 1L-Flasche Wasser(stoff) heraus oder ist es schon eine Badewanne voll?

Da Sauerstoff in gebundener Form verfügbar ist und wenn dieser gewonnen ist, kann mit diesem die Protonen jeweils mit einen Elektron gebunden werden zu Wasser.   Ich betrachte daher die Protonen lieber als Wasser(.menge) die zu gewinnen ist.  Die Helium-Kerne besitzen ebenfalls sehr großen Wert, da dadurch auf dem Mond Helium gewinnbar wäre.  Ich fürchte zwar daß der Ertrag den Aufwand bei weitem nicht rechtfertigt, aber als "freie Resource" einer sehr nachhaltigen Quelle wäre es zumindest wert, diese einmal auf Ergibigkeit und ggf auf Wirtschaftlichkeit zu prüfen. Eine Flasche Wasser pro m² entspräche einen JahresNiederschlag von 1mm/Jahr.

Wie sieht es mit dem technischen Nutzen von Heliumgas aus?  Als Schutzgas für das Schweißen um die heiße Schweißnaht vor Oxidation zu schützen besitzt es auf der Erde großen Wert.  Aber wofür könnte man es auf demMond gebrauchen?  Mir fällt nur das Aufschäumen von Metallschmelzen ein.

knt

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #1 am: 19. Januar 2009, 00:34:32 »
In Erdnähe hat der Sonnenwind eine Dichte von etwa 5 · 10^6 Teilchen pro Kubikmeter. Zusammensetzung:


Quelle: http://ihy-austria.oeaw.ac.at/data/Martin_Leitner_-_Sonnenwind_und_solare_Massenauswuerfe.ppt

Mehr Infos: http://lexikon.astronomie.info/sonne/genesis/index.html

Direkte Info gibt es wohl in: https://commerce.metapress.com/content/l7p2166t5r864756/resource-secured/?target=fulltext.pdf&sid=gs5i5245eqsi3hj30k0phd2q&sh=www.springerlink.com

Wieviel das in Gramm/Liter ist kann ich leider nicht ausrechnen - wie würde man das Machen? Teilchenanzahl * Molmasse? oO Vermute aber mal das es sich wenn überhaubt nur für Wasserstoff lohnen würde.
« Letzte Änderung: 19. Januar 2009, 00:49:03 von knt »

gorgoyle

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #2 am: 19. Januar 2009, 01:29:30 »
Wasser als Wasserstoff-Träger ist nur anschaulicher.

Ich zähle mal das Helium als benötigte Resource mit bzw. ziehe lediglich Mg,Si,Fe als in diesen Mengen wertlos ab, da er auf dem Mond reichhaltig vorhanden ist.  Den Beifang C,N,S,Ne dagegen betrachte ich als frohe Überraschungen, wobei ich mir beim Schwefel nicht sicher bin, ob er nicht doch in hinreichenden Mengen vorhanden ist.

Also kann man zusammenfassend bis 180ppm bzw. 1.09% des Sonnenwind als wertlosen Beifang werten. D.h. nahezu 100% des Sonnenwinds stellen begehrte Stoffe da.

*edit*  Die Werte für die Anteile von Protonen und Helium-Kernen auf dem Bild und in der Tabelle passen irgendwie nicht richtig zusammen.  Zum abschätzen dürften sie jedoch hinreichend genau sein.

Offline Schillrich

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #3 am: 19. Januar 2009, 07:29:57 »
Warum diesen "dünnen" Strom aufwändig im Orbit sammeln, wenn der Regolith des Monds das seit Jahrmillion für uns getan hat? "Einfach" den Regolith abbauen, da ist das Zeug schon drin.
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gorgoyle

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #4 am: 19. Januar 2009, 12:41:28 »
.. den Wasserstoff aus dem Regolith abbauen?!?  :o  Es geht zu ca. 92% um Wasserstoff und zu ca. 8% Helium.  Von Aufwendig war bisher nicht die Rede sondern es wurde von der Annahme ausgegangen es wäre auf einfache Weise möglich.
« Letzte Änderung: 19. Januar 2009, 12:42:36 von gorgoyle »

Offline Crest

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #5 am: 19. Januar 2009, 13:01:43 »
Dann wäre wohl zuerst zu klären, ob das Einfangen der Teilchen aufwändig ist oder nicht. Denn wenn es aufwändig ist (oder aufwändiger, als das Regolith zu verarbeiten), dann erübrigt sich die Diskussion eigentlich schon.

Mittlerweile interessiert es mich aber auch, wie viel 'Materie' pro Stunde oder pro Jahr au einem Quadratmeter Mondboden aufschlägt. Nicht weil ich glaube, dass sich das Material sinnvoll nutzen lässt, sondern einfach aus Interesse an den Größenordnungen.

Die Teilchenmenge pro Kubikmeter kennen wir ja schon, jetzt fehlt noch die Geschwindigkeit, mit der die Teilchen unterwegs sind.

René

knt

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #6 am: 19. Januar 2009, 13:21:49 »
Zitat
Die Teilchenmenge pro Kubikmeter kennen wir ja schon, jetzt fehlt noch die Geschwindigkeit, mit der die Teilchen unterwegs sind.
Na mit Windgeschwindigkeit natürlich :D 400 -900 Kilometern pro Sekunde

Offline Schillrich

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #7 am: 19. Januar 2009, 14:55:29 »
@SW,

dann überschlage doch mal die Größenordnungen!

Aber um es dir zu beweisen, in welchen Regionen du dich bewegst:

Daten Sonnenwind von heute:
Geschwindigkeit:  v= 408700 m/s
Protonendichte:  rho = 5,7e+6 m-3


Wie viele Protonen kommen damit pro Sekunde durch eine Fläche von A=1m2?
Protonenfluss=rho*V/t = rho*A*x/t = rho*A*v = 2.32959e+012 s-1m-2 (Protonen pro Sekunde pro Quadratmeter)

Wie viele kg sind das pro Sekunde und Quadratmeter?
Massenfluss= 2.32959e+012*1.672e-027kg = 3.89507448e-015 kg/s/m2

Das Betreiben wir jetzt ein Jahr lang. Dann erhalten wir:
m = 3.89507448e-015 kg/s/m * 60*60*24*365 = 1.2283506880128e-007 kg

Wollen wir in einem Jahr das Ganze auf über einen Kilogramm hieven, müssen wir die Fläche um 107 skalieren. Das ergibt dann ein "Konstrukt" von 3162m Kantenlänge.

Also wie große soll die Anlage werden?
« Letzte Änderung: 19. Januar 2009, 15:11:32 von Schillrich »
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gorgoyle

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #8 am: 19. Januar 2009, 16:57:59 »
Ich denke ein Apparat mit 1m³ Volumen und 500kg Masse könnten knapp ausreichen.  Das ist allerdings nur ein Schätzung.  Wenn dieser Apparat ein 10x so großen zur Protonen-Gewinnung effektiven Feld-Durchmesser erreichen sollte, hätte sich der Apparat nach 5 Jahren ohne Zins zumindest hinsichtlich der Masse bezahlt gemacht. Aber wenn es 500 Jahre brauchen sollte nur zum Zwecke der Protonen-Gewinnung wäre der Ertrag irgendwie sehr ungenügend.  Der Schutz von Personen und Gerätschaften wäre als Nutzen wesentlich höher zu erachten und 9kg Wasser pro Jahr währen wahrlich nur ein Tropfen auf dem heissen Stein.
« Letzte Änderung: 19. Januar 2009, 17:03:56 von gorgoyle »

Offline Crest

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #9 am: 19. Januar 2009, 19:53:41 »
Was Du da schreibst ist keine Schätzung, dass ist wild ins Blaue fantasiert. Oder hast Du zumindest eine ungefähre Ahnung, wie ein solches Gerät aussehen müsste, aus welchen Bauteilen es besteht und was diese Komponenten so ungefähr wiegen würden?

Und dann würde mich mal interessieren, wie Du mit den von Dir angegebenen Maßen auf 100 kg eingefangener Materie in einem Jahr kommen willst.

Schillrich kommt bei einer Fläche von 9 Quadratkilometern auf ca. 1 kg pro Jahr. Du willst mit ca. 100 Quadratmetern das Hundertfache schaffen.

René
« Letzte Änderung: 19. Januar 2009, 19:54:29 von Crest »

knt

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #10 am: 19. Januar 2009, 20:40:16 »
Also der Sonnenwind alleine scheind eindeutig zu dünn zu sein um ihn direkt zu verwenden, vielen dank Daniel für die Rechnung!
« Letzte Änderung: 19. Januar 2009, 20:41:00 von knt »

gorgoyle

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #11 am: 19. Januar 2009, 20:51:31 »
Die Flächeneinheit war "groß genug für 1kg Protonen im Jahr".  Weil ich nicht von einen eckigen Magnetfeld ausgehe, sondern von einen runden Magnetfeld, habe ich für mich auf ein entsprechende kreisförmig Fläche die Seitenlänge auf einen Durchmesser umgerechnet. Darum sprach ich auch von einen 10x Durchmesser statt von einer 10x Seitenlänge.  Aber für das Flächenverhaltnis macht das keinen Unterschied: Ebenso wie eine verzehnfachung der Seitenlänge eine Verhundertfachung der Fläche bedeutet bewirkt eine Verzehnfachung eines Durchmessers die Verhunderfachung der einer Kreisfläche.  Das kann ich so aus dem Kopf bis auf die letzt Nachkommastelle sagen.

Ich glaube ich erkenne den Grund für das Mißverständnis.  Um einen 35km großen "magnetischen Trichter" zu bauen braucht man nicht unbedingt einen 35km großen Magneten!  Ich will den Trichter aus einen 35km großen Magnetfeld erzeugen, d.h. dieser Trichter besäße keine Masse - außer am Orte seiner Erzeugung: ein relativ kleiner Kasten mit einen leistungsfähigen supraleitenden Ring als Magneten.  Die Leistungsfähigkeit dieses Magneten wird einmal wesentlich durch seine Zugfestigkeit bestimmt und dann durch seine Fähigkeit, seine Supraleitfähigkeit unter Einwirkung starker Magnetfelder aufrecht zu erhalten.
« Letzte Änderung: 19. Januar 2009, 20:53:47 von gorgoyle »

Offline Schillrich

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #12 am: 20. Januar 2009, 07:07:25 »
@SW,

Verstehst du die Aussage meiner Überschlagsrechnung mit realen Daten? Ich habe keine Annahme über irgendeine Technologie, eine Geometrie oder ein hypthetisches Super-Duper-Feld getroffen. Was ich berechnet habe, ist die Protonenmasse, die pro Jahr durch eine 10km2 große Fläche strömt. Da helfen auch deine vollkommen ins Blaue spekulierte Annahmen und Zahlen nichts.
« Letzte Änderung: 30. Mai 2009, 22:33:40 von Schillrich »
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gorgoyle

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #13 am: 20. Januar 2009, 10:33:55 »
Und deine Ausdrucksweise "deine vollkommen ins Blaue spekulierte Annahmen und Zahlen"  stößt mir negativ auf!  Ich schreibe dir nicht vor wie du zu arbeiten hast und umgekehrt solltes du es mir auch!  Anstatt meine Zeit damit zu verplempern, ob eine technisches Gerät 20% mehr oder Leistung ... sorry ... 0.2% mehr oder weniger Leistung beansprucht oder Wirkung erzielt, grabe ich in meiner Trickkiste und erhöhe die Wirkung um 20% ... sorry ... um 200%.   Du rechnest es daß es nicht geht und ich überlege mit wie es doch geht.  Ich denke ich muß keinen Vergleich mit dir scheuen.  

Ich ich verstehe deine Zahlen, aber ich frage mich, ob du meine Aussage verstehst.  Ich sagte, bei einer verhundertfachung der hinreichend leistungsfähigen effektiven Querschnittsfläche (verzehnfachung der Ausdehnung in 2 Diemnsionen)  wäre die aufgewendete Masse bereits nach der 5 Jarhen wieder zurück erhalten und dadurch würde so ein Gerät in die Nähe der Zweckmäßigkeit rücken.  Als ich vor 15 Jahren über die Möglichkeit nachrechnete, ob der Sonnenwind als Resource genutzt werden könne, die mir zur Verfügugn stehenden Zahlen wesentlich dürftiger und das Ergebnis sagte mir damals, daß es nicht wegen der Protonen lohne.  Ich bin heute anderer Meinung.  Wenn man allein den Gewinn an Wasserstoff heranzieht, dann ist so ein Gerät zumindest in der Nähe der Rentabelität oder sogar deutlich drüber.

Wenn man so einen supraleitenden Magnet (Bauform Ring) um seine Symmetrieachse in Drehung versetzen würde, würde das Magnetfeld sich auch drehen.  Bei geeigneter Wahl der Drehrichtung würde dies die Elektronen aus dem Magnetfeld hinausdrängen bzw. den Teilchenstrom aus postitiven Atomkernen stärker zur Symmetrieachse lenken.  Kannst du mir sagen, ob diese Drehung des Magnetfeldes, nachdem es in Drehung versetzt wurde, weiterhin Energie erfordert um es in Drehung zu halten, weil die Energie, die notwenig war um den Magneten in Drehung zu versetzen, durch elektromagneteische Effekte an die Umgebung zu verlieren bzw.  würde das kontinuierlich rotierende Magnetfeld einen kontinuierlichen Strom erzeugen oder würde er nur ein elektrisches Spannungsfeld aufbauen?   Von mir aus kannst du auch rechnen. ;)

Online trallala

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #14 am: 20. Januar 2009, 11:31:53 »
Zitat
Schillrich kommt bei einer Fläche von 9 Quadratkilometern auf ca. 1 kg pro Jahr. Du willst mit ca. 100 Quadratmetern das Hundertfache schaffen.

Damit ist doch definitv klar, dass der Sonnenwind zu dünn ist um was damit zu machen.

H.J.Kemm

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #15 am: 20. Januar 2009, 13:03:20 »
Moin,

>> SW, ich habe Deinen letzten Beitrag rausgenommen.

Ich bitte Dich dringend, schreib bitte ab sofort nur noch Beiträge wenn diese fehlerfrei und in der Aussage für Jedermann verständlich sind.

Dieses konfuse und fehlerhafte Geschreibsel von Dir hat wieder einige Mitglieder veranlasst bei mir Beschwerden einzureichen.

Jerry
« Letzte Änderung: 20. Januar 2009, 13:03:54 von H.J.Kemm »

Offline Crest

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #16 am: 20. Januar 2009, 13:27:17 »
Um das Ganze hier nicht noch weiter eskalieren zu lassen, möchte ich etwas richtig stellen:

Zitat
Ich denke ein Apparat mit 1m³ Volumen und 500kg Masse könnten knapp ausreichen.  Das ist allerdings nur ein Schätzung.  Wenn dieser Apparat ein 10x so großen zur Protonen-Gewinnung effektiven Feld-Durchmesser erreichen sollte, hätte sich der Apparat nach 5 Jahren ohne Zins zumindest hinsichtlich der Masse bezahlt gemacht. Aber wenn es 500 Jahre brauchen sollte nur zum Zwecke der Protonen-Gewinnung wäre der Ertrag irgendwie sehr ungenügend.  Der Schutz von Personen und Gerätschaften wäre als Nutzen wesentlich höher zu erachten und 9kg Wasser pro Jahr währen wahrlich nur ein Tropfen auf dem heissen Stein.

Ich habe daraufhin geantwortet:
Zitat
Was Du da schreibst ist keine Schätzung, dass ist wild ins Blaue fantasiert. Oder hast Du zumindest eine ungefähre Ahnung, wie ein solches Gerät aussehen müsste, aus welchen Bauteilen es besteht und was diese Komponenten so ungefähr wiegen würden?

Und dann würde mich mal interessieren, wie Du mit den von Dir angegebenen Maßen auf 100 kg eingefangener Materie in einem Jahr kommen willst.

Schillrich kommt bei einer Fläche von 9 Quadratkilometern auf ca. 1 kg pro Jahr. Du willst mit ca. 100 Quadratmetern das Hundertfache schaffen.

Das war eine Fehlinterpretation meinerseits, die an Spacewarpers missverständlicher Formulierung lag. Ich bezog das 'ein 10x so großen zur Protonen-Gewinnung effektiven Feld-Durchmesser' auf Spacewarpers Gerät von 1m Kantenlänge und kam damit natürlich auf eine Feldfläche von 100 m². Spacewarper meinte aber Schilrichs theoretisches Gerät mit einer Feldgröße von 35 km². Seine Aussagen bezogen sich damit auf eine Feldgröße von 350 km², mit der man tatsächlich 100 kg pro Jahr sammeln könnte.

Bleibt die Frage: Wie realistisch ist es, dass wir in den nächsten 10 Jahren (dann steht nach den derzeitigen Planungen die Rückkehr zum Mond an) ein Gerät von 1m³ Rauminhalt und 500 kg Masse bauen können, dass in der Lage ist, Teilchen auf einer Fläche von 350 km² einsammeln zu können?

Und hier würde ich mir dann tatsächlich realistische Aussagen wünschen und keine Fantasien. Nur mal so ein paar Punkte, die mir da spontan einfallen:
  • Welchen Energieaufwand braucht man?
  • Wie sieht es mit Kühlsystemen aus?
  • Wie stark muss ein solches Magnetfeld werden? Wird das nicht massive Auswirkungen auf andere Geräte in seiner Umgebung haben?

Und selbst, wenn wir es eines Tages können sollten: Wie groß ist dann die Wahrscheinlichkeit, dass wir mit der gleichen Masse an Apparaturen bei Regolith-Verarbeitung nicht eine bedeutend wirtschaftlichere Ausbeute bekommen?

René
« Letzte Änderung: 20. Januar 2009, 14:17:33 von Crest »

Offline alswieich

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  • Peter Ruppert ≡ alswieich
    • Gera und seine Straßenbahn
Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #17 am: 20. Januar 2009, 14:09:52 »
Mahlzeit!

Ach Leute, ich bin ja so froh, daß der Sonnenwind so schwach ist, denn sonst gäbe es uns ja vielleicht garnicht. Oben links auf dieser Seite kann man die aktuellen Sonnenwinddaten ablesen.

Gruß
Peter

Offline MSSpace

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #18 am: 20. Januar 2009, 17:00:40 »
Nach dem mehrere Moderatoren in diesen Thread eingreifen mussten und die eigentliche Frage "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?" mehr oder weniger beantwortet wurde und natürlich unter der Maßgabe, dass wir uns auch in diesem Bereich in möglichst realischtischen Bahnen bewegen wollen, wird dieser Thread geschlossen.
Gruß,
MSSpace...
Der Preis der Freiheit ist ewige Wachsamkeit!

SSRMS, EVA und SARJ???  Hier hilft das Abkürzungsverzeichnis!

Offline Schillrich

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Re: "Lohnt es sich den Sonnenwind auf dem Mond zu fangen?"
« Antwort #19 am: 20. Januar 2009, 17:27:44 »
Noch meine inhaltliche Stellungnahme zur Schließung:

SpaceWarper wurde von uns vor einigen Monaten verwarnt. Wir sind keine Spielwiese für alles und jeden. Neben einem ordentlichen Diskussionsstil haben wir auch Ansprüche an den Inhalt an sich. Dieser Thread ist ein Beispiel für aus der Luft gegriffenes "Was wäre wenn?" Damit kann man über alles und nichts sinnvoll diskutieren.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

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